JP3883929B2 - Thin film forming apparatus and thin film forming method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、薄膜形成室内で基板とシートフィルムとを相互に押し付けることによりシートフィルムに予め形成されている絶縁膜などの薄膜を基板に転写して薄膜を形成する薄膜形成装置および薄膜形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、LSIの製造に用いるウエハの大口径化や液晶パネルなどの大面積化に伴い、大面積に適合した薄膜形成方法が必要となってきた。また、LSI製造技術における多層配線技術の分野においては、多層配線を実現するために絶縁膜の表面を高い精度で平坦化する必要があり、大面積化に加えて、薄膜形成における表面の平坦化技術への要求も高まってきている。そこで、これらの要求を満足すべく、加圧転写方法によって基板に薄膜を形成する薄膜形成技術が提案されている。
【0003】
この薄膜形成装置としては、例えば特開平10−189566号公報に記載された装置がある。この装置では、処理容器の内部に形成される薄膜形成室内において、加熱ヒータを内蔵する試料台が設けられており、薄膜形成対象となる半導体ウエハや液晶パネル用ガラス基板など(以下、「基板」という)を保持可能となっている。また、薄膜形成室内には、試料台の下方に転写板が試料台と対向しながら配置されており、シートフィルムに形成される薄膜を試料台上の基板に対向させながら、該シートフィルムを保持している。なお、この転写板にも、試料台と同様に、加熱ヒータが設けられており、転写板に保持されたシートフィルムを加熱可能となっている。
【0004】
また、この薄膜形成室には真空ポンプが連通されており、基板を試料台によって保持するとともに、シートフィルムを転写板に保持し、さらに薄膜形成室を密閉した後、真空ポンプによって薄膜形成室内を排気する。また、真空ポンプで薄膜形成室内を排気減圧しながら、基板を保持する試料台と、シートフィルムを保持する転写板とを相互に近接移動させることによって、基板とシートフィルムとを相互に押し付けてシートフィルム上の薄膜を基板に転写する。こうして、基板上に薄膜を形成すると、基板とシートフィルムとを元の位置に移動させた後、薄膜形成室内を大気圧に戻し、薄膜が形成された基板と、薄膜転写後のシートフィルムとを処理容器から搬出している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の加圧転写方式の薄膜形成装置では、基板およびシートフィルムをそれぞれ試料台および転写板にセットした後、真空ポンプによる薄膜形成室の排気減圧を行いながら、基板への薄膜の転写を実行している。しかしながら、従来装置では、真空ポンプにより単に薄膜形成室を排気減圧しているのみで、転写開始前および転写中における薄膜形成室内の圧力(真空度)に関して、特段の配慮がなされておらず、薄膜形成を良好に行う上で改良の余地が残されている。例えば、薄膜を基板に良好に転写するためには薄膜がある程度の流動性を有している必要があるが、転写開始前に薄膜形成室内の圧力が大幅に減圧されてしまうと、その圧力低下によって薄膜材料の溶媒成分が大量に揮発し、その結果、転写開始時点ですでに薄膜の流動性が損なわれてしまい、基板への薄膜の転写を良好に行うことができない場合がある。逆に、転写中に薄膜形成室の減圧が十分に行われていないと、薄膜を基板に転写した際に基板に形成されているパターン、例えばコンタクトホール等と薄膜との間に空隙(ボイド)が残ってしまい、良好な転写が行われない場合があった。このように、薄膜形成室内の圧力に関しては、転写開始前と転写中とで相互に最適値が異なっており、良好な転写処理を実行するためには、薄膜形成室内の圧力を柔軟に、しかも精度良く制御することが重要となってくるが、従来装置ではかかる圧力制御が困難であった。
【0006】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板への薄膜の転写を良好に行うことができる薄膜形成装置および薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
すでに「発明が解決しようとする課題」の項で説明したように、基板への薄膜の転写開始前と転写中においては、良好な転写処理を実行するために要望される圧力値(真空度)が相違しているが、この発明では、それぞれにおいて薄膜形成室内の圧力を各々に適した値に制御している。
【0008】
この発明にかかる薄膜形成装置は、上記目的を達成するため、その内部が薄膜形成室となっている処理容器と、薄膜形成室内で基板を保持する基板保持手段と、薄膜形成室内で基板保持手段に対向配置され、シートフィルムに形成される薄膜を基板に向けた状態で該シートフィルムを保持するフィルム保持手段と、基板保持手段およびフィルム保持手段のうち少なくとも一方を移動させることで、基板とシートフィルムとを相互に押し付けて薄膜を基板に転写する加重手段と、薄膜形成室に連通されて該薄膜形成室を排気する排気部と、排気部と薄膜形成室との間に介挿されて薄膜形成室から排気部への単位時間当たりの排気量を調整可能な排気調整部と、基板とシートフィルムとを相互に押し付けることにより実行される基板への薄膜の転写前における単位時間当たりの排気量を基板への薄膜の転写中における単位時間当たりの排気量よりも少なくなるように排気調整部を制御して薄膜形成室内の圧力を調整する圧力調整部とを備える圧力制御手段とを備えている。
【0009】
このように構成された装置では、加重手段により基板とシートフィルムとを相互に押し付けることで基板への薄膜の転写を実行するとともに、薄膜形成室内を排気する排気部および該排気部による単位時間当たりの排気量を調整する排気調整部により薄膜形成室内の圧力を制御する。また、排気量調整部は、加重手段により基板とシートフィルムとが相互に押し付けられて基板への薄膜の転写が開始される前における排気量を、基板への薄膜の転写が開始された後における排気量よりも少なく調整する。これにより、転写が開始される前は、シートフィルムに形成された薄膜の流動性が損なわれることを防止するとともに、転写が開始された後は、薄膜形成室内が十分に減圧されるため空隙(ボイド)の発生を防止することができる。したがって良好な転写が可能となる。
【0010】
また、この発明にかかる薄膜形成装置および方法は、基板とシートフィルムとを相互に押し付けて基板への薄膜の転写が開始される前における排気量を、基板への薄膜の転写が開始された後における排気量よりも少なく調整する。
【0011】
このように構成された発明では、転写が開始される前は、シートフィルムに形成された薄膜の流動性が損なわれることを防止するとともに、転写が開始された後は、薄膜形成室内が十分に減圧されるため空隙(ボイド)の発生を防止することができる。したがって良好な転写が可能となる。
【0012】
なお、この明細書において、「転写処理」とは薄膜形成室に搬送されてきた基板およびシートフィルムを相互に近接移動させることで両者を相互に当接させ、さらに両者を相互に押し付けてシートフィルムに形成された薄膜を基板に転写するまでの一連の処理を意味している。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明にかかる薄膜形成装置の一実施形態を示す図である。また、図2は図1の薄膜形成装置の部分拡大断面図である。この薄膜形成装置は、その内部が後述するようにして転写処理を行う薄膜形成室11となっている処理容器1を有している。また、この処理容器1の側面底部には、排気口12が設けられており、この排気口12に薄膜形成室11の圧力を調整する圧力制御ユニット2が接続されている。
【0014】
この圧力制御ユニット2では、バタフライバルブ21を介して真空ポンプ22が薄膜形成室11と連通されており、バタフライバルブ21を開いた状態で、装置全体を制御する制御部3からの動作信号に応じて真空ポンプ22が作動すると、薄膜形成室11内が排気減圧される。また、圧力制御ユニット2には、バタフライバルブ21の開度をコントロールするバルブコントローラ23が設けられており、制御部3からの開度信号に応じてバルブコントローラ23がバタフライバルブ21の開閉、さらには開度を調整することで薄膜形成室11からの単位時間当たりの排気量を調整し、薄膜形成室11内の圧力(真空度)を制御可能となっている。このように、この実施形態では、バタフライバルブ21、真空ポンプ22およびバルブコントローラ23がそれぞれ本発明の「排気調整部」、「排気部」および「圧力調整部」として機能し、薄膜形成室11内の圧力を調整可能となっている。なお、この実施形態では、薄膜形成室11内の圧力を精度良く制御するために、薄膜形成室11内の圧力を測定する圧力計31を設け、この圧力計31の測定結果を制御部3に出力し、この測定結果に基づくフィードバック制御を実行している。
【0015】
また、この処理容器1の上面周縁部には、導入口13が設けられており、この導入口13を介して一定流量の窒素ガスが薄膜形成室11内に供給されている。すなわち、この導入口13はマスフローコントローラ14を介して窒素ガス供給源(図示省略)と接続されており、制御部3から与えられるガス供給信号に基づきマスフローコントローラ14が導入口13を介して薄膜形成室11に供給される窒素ガスの流入量をコントロールしている。なお、この実施形態では、後で説明する転写処理を良好に行うために窒素ガスを供給しているが、薄膜形成室11に供給するガス種はこれに限定されるものではなく、転写処理に適したガスを供給すればよい。
【0016】
こうして圧力調整の対象となっている薄膜形成室11には、第1、第2のプレート4,5が上下に対向して収容されている。これらのプレートのうち、第1のプレート4は、第2のプレート5と対向する下面に薄膜形成対象である基板Wを保持可能となっており、本発明の「基板保持手段」として機能している。ここで、薄膜形成対象となる基板Wとしては、例えば円板状に形成された半導体ウエハと、この半導体ウエハ上に電極配線としてAl配線をパターニング形成した構造を有するものがあり、以下においては、この基板Wのパターニング形成面側に後述する絶縁膜(薄膜)を転写する場合について説明する。
【0017】
この第1のプレート4の下面には、平坦性を確保するために研磨された石英板41が設けられており、この石英板41に基板Wが装着される。このように基板Wと直接接触する板材41として石英を用いた理由は、石英が基板Wを汚染する物質を含まないこと、および加工性がよく、必要とする平坦性が容易に得られることなどからである。
【0018】
また、第1のプレート4には、加熱手段として加熱ヒータ6が内蔵されている。この加熱ヒータ6は制御部3から与えられる基板温度信号に基づきヒータコントローラ61によって制御され、25°C〜300°Cの間で加熱制御される。そして、第1のプレート4は処理容器1内に吊設され、加重モータ71によって昇降されるように構成されている。
【0019】
また、もう一方のプレート、つまり第2のプレート5は、第1のプレート4の下方に軸線を一致させて配設され、その上面でシートフィルム8を保持可能となっており、本発明の「フィルム保持手段」として機能している。すなわち、この第2のプレート5は、プレート本体51と、そのプレート本体51の上面側でシートフィルム8を保持可能な石英製のステージ52と、シートフィルム8を加熱する加熱ランプ53とで構成されている。このシートフィルム8は基板Wより大きい円形に形成され、表面には薄膜となる絶縁膜81が形成されている。本実施形態においては、シートフィルム8として熱可塑性樹脂フィルム82を用いている。薄膜としてはSOG材料の絶縁膜形成用塗布液を用い、これをシートフィルム8上に塗布することにより1μm以上の厚さで絶縁膜81が形成されている。
【0020】
このプレート本体51の上面側には、基板Wの平面サイズよりも若干大きな平面サイズで、しかも図2に示すように第1のプレート4を望むように凹部511が形成されている。この凹部511内には4本の加熱ランプ53が埋設されるとともに、さらに凹部511の開口位置に石英製ステージ52が配置されている。そして、石英製ステージ52の上面に、シートフィルム8に形成された絶縁膜81を上記のように第1のプレート4に保持された基板Wに向けた状態で、シートフィルム8が載置可能となっている。
【0021】
また、プレート本体51の周縁部には、フィルム保持・緊張部9が配置されており、石英製ステージ52に載置されたシートフィルム8を絶縁膜81の転写時に保持するとともに、後で詳述するタイミングでシートフィルム8を緊張させる。
【0022】
また、加熱ランプ53は、図1に示すように、ランプコントローラ54と電気的に接続されており、制御部3から与えられるランプ制御信号に基づきランプコントローラ54が加熱ランプ53を点灯/消灯制御する。このため、例えば制御部3から加熱ランプ53を点灯させる旨のランプ制御信号がランプコントローラ54に与えられると、加熱ランプ53が点灯し、加熱ランプ53から放射される熱線が石英製ステージ52を通過してシートフィルム8に照射される。これによって、シートフィルム8が25°C〜300°Cの間で加熱される。
【0023】
さらに、第2のプレート5は、支え板72上において複数の圧縮コイルばね73によって弾性支持されて配設されることにより、基板Wとシートフィルム8を押し付けたとき加重圧力が均一になるようにしている。また、支え板72は、支柱74によって上下動自在に保持され、加重モータ75によって昇降されるように構成されている。このように、この実施形態では、加重モータ71,75によって2つのプレート4,5を互いに逆方向に昇降移動させることで次に説明する薄膜形成手順(転写処理)を行っており、加重モータ71,75が本発明の「加重手段」として機能している。
【0024】
次に、上記した薄膜形成装置を使用した薄膜形成手順について説明する。本実施形態においては、第1のプレート4の下面に基板Wがパターニング形成面(電極配線を形成した面)を下に向けて装着される。また、第2のプレート5のステージ52の上方には、図2の1点鎖線で示したシートフィルム8が絶縁膜81を上に向けて供給され、外周縁部がフィルム保持・緊張部9によって保持される。なお、この段階では、フィルム保持・緊張部9によるシートフィルム8の緊張は行われていない。
【0025】
こうして、基板Wおよびシートフィルム8の搬入および装着が完了する(時刻t1)と、制御部3が予めメモリ(図示省略)に記憶されている転写プログラムにしたがって装置各部を制御し、次に説明する転写処理を実行して絶縁膜81を基板Wに転写する。以下、図3を参照しつつ転写処理について詳述する。なお、同図中のグラフは薄膜形成室11内の圧力を示すグラフであり、同図中の太実線が本実施形態におけるバタフライバルブ21の開度状態を示しており、開度が大きくなるにしたがって単位時間当たりの排気量が多くなる。
【0026】
(1)まず、時刻t1で制御部3からバルブコントローラ23に、バタフライバルブ21を10%開く旨の開度信号が出力される。この信号を受けてバルブコントローラ23は完全に閉じられたバタフライバルブ21を一部開いて作動させて真空ポンプ22による最大排気量の約10%で薄膜形成室11の排気減圧を開始する。すると、図3の上段グラフ中の実線(APC有り)に示すように、薄膜形成室11の圧力は徐々に低下していく。また、時刻t1において、制御部3はマスフローコントローラ14にガス供給信号を発する。これにより、マスフローコントローラ14は薄膜形成室11内の圧力にかかわらず、導入口13から供給される窒素ガスの流量を一定量に維持する。
【0027】
(2)そして、所望の圧力まで減圧されると、ヒータコントローラ61からの制御信号によって加熱ヒータ6に通電して第1のプレート4を約200°C程度に加熱し、基板Wを所望の温度に加熱する。また、シートフィルム8側についても、加熱ランプ53を点灯させることで第2のプレート5を約100°C程度に加熱するとともに、制御部3より加重モータ75に信号が送られ、プレート5の昇降移動を開始する。これによって第2のプレート5がシートフィルム8の位置まで上昇してステージ52をシートフィルム8に接触させる。これによって、シートフィルム8は加熱されて伸張し波状の弛みが発生する。そこで、この実施形態では、フィルム保持・緊張部9によってシートフィルム8を緊張させて熱膨張による波状の弛みを取り除いている。
【0028】
(3)また、シートフィルム8の緊張とともに、加重モータ71の駆動によって第1のプレート4を下降させて基板Wをシートフィルム8に押し付けて基板Wへの絶縁膜81の転写を開始するとともに、バタフライバルブ21を100%開く旨の開度信号を受けてバルブコントローラ23がバタフライバルブ21を完全に開いて真空ポンプ22による最大排気量で薄膜形成室11を排気減圧する(時刻t2)。こうすることで、図3の上段グラフ中の実線(APC有り)に示すように、薄膜形成室11の圧力は急激に低下しながら、同時に基板Wへの絶縁膜81の転写が実行される。この転写中(時刻t2以降)においては、バタフライバルブ21を全開させた状態のまま、基板Wとシートフィルム8とは所定の加重で一定時間加圧される。その間も基板Wとシートフィルム8は所定の温度となるように加熱されている。
【0029】
(4)そして、一連の加重操作が終了して転写処理が完了すると、加重の状態が零となるように制御部3から加重モータ71,75に信号を送り、第1、第2のプレート4,5を元の初期位置に復帰させる。また、両プレート4,5が初期位置に戻った後、バタフライバルブ21を閉じるとともに、真空ポンプ22を停止させる。
【0030】
(5)次に、薄膜形成室11の圧力が大気圧に戻るのを待って、制御部からマスフローコントローラ14にガス供給の停止信号を発する。これにより、薄膜形成室11への窒素ガスの供給は停止する。また、絶縁膜81を挟んでシートフィルム8と一体となった状態の基板Wを薄膜形成室11から取り出し、シートフィルム8を剥離することによって絶縁膜81が形成された基板Wを得る。
【0031】
以上のように、この実施形態によれば、圧力制御ユニット2を設け、上記した動作(1)から(3)からなる転写処理を行っている間、単位時間当たりの排気量を制御して薄膜形成室11内の圧力を調整しているため、絶縁膜81を基板Wのパターニング形成面に良好に転写することができる。その理由を従来装置と対比して説明する。
【0032】
従来装置では、転写処理を実行している間、薄膜形成室11内の圧力を図3の2点鎖線で示すように制御している。すなわち、時刻t1で直ちに真空ポンプ22の最大排気量で薄膜形成室11を排気減圧しているため、時刻t1から薄膜形成室11内の圧力が急速に低下し、その減圧状態(高真空度状態)のまま基板Wおよびシートフィルム8の加熱、ならびにシートフィルム8の緊張を行っているため、絶縁膜81の乾燥が進行して絶縁膜81の流動性が大きく損なわれてしまい、その後、時刻t2で基板Wをシートフィルム8に押し付けて基板Wへの絶縁膜81の転写を開始した際に絶縁膜81が基板Wのパターニング形成面に沿って密着されないことがある。
【0033】
これに対し、本実施形態によれば、基板Wへの絶縁膜81の転写を開始する前(時刻t1〜t2)においては、バタフライバルブ21の開度を小さくすることで真空度の上昇を抑えて絶縁膜81の溶媒成分の揮発を抑制し、転写開始時点(時刻t2)での絶縁膜81の流動性を確保しているので、上記問題を解消することができる。しかも、転写開始時点からバタフライバルブ21を全開して薄膜形成室11の圧力を急激に低下させているので、基板Wへの絶縁膜81の転写は常に低圧状態(高真空度)で実行することができ、良好な転写を行うことができる。また、本実施形態によれば、マスフローコントローラ14を介して薄膜形成室11内に窒素ガスを供給しつつ排気口12から薄膜形成室11内の雰囲気を排出している。このため,薄膜形成室11内に浮遊している汚染物質や、不要な溶媒の蒸気を該薄膜形成室11から排出することができ、良好な転写を行うことができる。
【0034】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、時刻t1から時刻t2までの間、バタフライバルブ21の開度を10%に設定し、時刻t2以降において100%に設定しているが、各開度値はこれに限定されるものではなく、少なくとも基板Wへの絶縁膜81の転写前における単位時間当たりの排気量が基板Wへの絶縁膜81の転写中における単位時間当たりの排気量よりも少なくなるように設定することで同様の作用効果が得られる。ただし、同一圧力下において絶縁膜81の材料によって溶媒の揮発度合いが相違することがあるため、絶縁膜81の材料に応じてバタフライバルブ21の開度値を設定するのが望ましい。
【0035】
また、上記実施形態では、転写開始前(時刻t1から時刻t2までの間)においてバタフライバルブ21の開度を10%に固定しているが、バタフライバルブ21の開度を連続的に、あるいはステップ的に変化させるようにしてもよい。
【0036】
また、上記実施形態では、排気調整部としてバタフライバルブ21を用いて薄膜形成室11内の圧力を調整制御しているが、薄膜形成室11から真空ポンプ22への排気量を調整可能な調圧機構であれば、この調圧機構をバタフライバルブ21の代わりに排気調整部として用いることができる。
【0037】
また、上記実施形態では、排気部として真空ポンプ22を用いているが、薄膜形成室内を排気することができる排気機構であれば、この排気機構を真空ポンプ22の代わりに排気部として用いることができる。
【0038】
また、上記実施形態では、バルブコントローラ23によりバタフライバルブ21を制御することで単位時間当たりの排気量を制御しているが、図4および図5に示すように真空ポンプ22に印加する電圧を制御することで単位時間当たりの排気量を制御するようにしてもよい。
【0039】
図4は、この発明にかかる薄膜形成装置の他の実施形態を示す図である。この実施形態が図1の実施形態と大きく相違する点は、バタフライバルブ21およびバルブコントローラ23の代わりに駆動電圧コントローラ24を設けている点である。なお、その他の構成は同一である。この薄膜形成装置では、図5に示すように、真空ポンプ22に印加する駆動電圧を制御することで真空ポンプ22の排気能力を変化させている。すなわち、基板Wへの絶縁膜81の転写を開始する前(時刻t1〜t2)においては、真空ポンプ22に印加する駆動電圧を低く設定することで単位時間当たりの排気量を抑制し、真空度の上昇を抑えている。これによって絶縁膜81の溶媒成分の揮発を抑制し、転写開始時点(時刻t2)での絶縁膜81の流動性を確保している。一方、転写開始時点から真空ポンプ22に印加する駆動電圧を最大印加電圧Vmaxまで増大させて単位時間当たりの排気量を高めている。これによって、薄膜形成室11の圧力は急激に低下し、基板Wへの絶縁膜81の転写は常に低圧状態(高真空度)で実行することができ、良好な転写を行うことができる。
【0040】
なお、ここでは、時刻t1から時刻t2までの間、真空ポンプ22への印加電圧を最大印加電圧Vmaxの10%に設定し、時刻t2以降において最大印加電圧Vmaxに設定しているが、各印加電圧はこれに限定されるものではなく、少なくとも基板Wへの絶縁膜81の転写前における単位時間当たりの排気量が基板Wへの絶縁膜81の転写中における単位時間当たりの排気量よりも少なくなるように設定することで同様の作用効果が得られる。ただし、同一圧力下において絶縁膜81の材料によって溶媒の揮発度合いが相違することがあるため、絶縁膜81の材料に応じて印加電圧を設定するのが望ましい。また、印加電圧を連続的に、あるいはステップ的に変化させるようにしてもよい。
【0041】
また、上記実施形態では、第1のプレート4を基板保持手段として機能させるとともに、第2のプレート5をフィルム保持手段として機能させているが、第2のプレート5を基板保持手段として機能させるとともに、第1のプレート4をフィルム保持手段として機能させるように構成してもよい。
【0042】
また、上記実施形態では、シートフィルム8を円板状に形成し、一枚ずつ第1、第2のプレート4,5間に供給し、シートフィルム8を押圧するようにした薄膜形成装置に適用したが、ロール状のシートフィルムを用いた薄膜形成装置にもそのまま適用することができる。また、上記した実施形態では、第1のプレート4と第2のプレート5を加重モータ71,75によって昇降させるようにしたが、いずれか一方のみが昇降する構成とすることも可能である。また、加重機構としてモータ71,75を用いて加重するようにしているが、これに限らず、第1、第2のプレート4,5を加圧する機構であれば他の手段であってもよい。
【0043】
また、上記実施形態では、熱可塑性合成樹脂フィルムによるシートフィルム8を用いたが、これに限らず、金属系フィルムなどでもよいことはいうまでもない。
【0044】
さらに、上記実施形態では、シートフィルム8に絶縁膜を形成するようにしたが、シートフィルム上に形成可能な薄膜であれば絶縁膜に限るものではなく、他の薄膜、例えば金属系の薄膜を形成してもよい。さらに、上記した実施形態では、半導体基板に薄膜を形成する例を示したが、これに限らず、電子部品材料関係であればマルチチップモジュール等の実装関係の基板や液晶関係の基板にも適用できることはいうまでもない。
【0045】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、加重手段により基板とシートフィルムとを相互に押し付けることで基板への薄膜の転写を実行するとともに、薄膜形成室内を排気する排気部および該排気部による単位時間当たりの排気量を調整する排気調整部により薄膜形成室内の圧力を制御する。また、排気量調整部は、加重手段により基板とシートフィルムとが相互に押し付けられて基板への薄膜の転写が開始される前における排気量を、基板への薄膜の転写が開始された後における排気量よりも少なく調整する。これにより、転写が開始される前は、シートフィルムに形成された薄膜の流動性が損なわれることを防止するとともに、転写が開始された後は、薄膜形成室内が十分に減圧されるため空隙(ボイド)の発生を防止することができる。したがって良好な転写が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる薄膜形成装置の一実施形態を示す図である。
【図2】図1の薄膜形成装置の部分拡大断面図である。
【図3】図1の薄膜形成装置の動作を示す図である。
【図4】この発明にかかる薄膜形成装置の他の実施形態を示す図である。
【図5】図4の薄膜形成装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
1…処理容器
2…圧力制御ユニット
3…制御部
4…第1のプレート(基板保持手段)
5…第2のプレート(フィルム保持手段)
8…シートフィルム
11…薄膜形成室
12…排気口
21…バタフライバルブ(排気調整部)
22…真空ポンプ(排気部)
23…バルブコントローラ(圧力調整部)
71,75…加重モータ(加重手段)
81…絶縁膜(薄膜)
82…熱可塑性樹脂フィルム
W…基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film forming apparatus and a thin film forming method for forming a thin film by transferring a thin film such as an insulating film previously formed on the sheet film to the substrate by pressing the substrate and the sheet film against each other in the thin film forming chamber. Is.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with an increase in the diameter of a wafer used for manufacturing an LSI and an increase in the area of a liquid crystal panel or the like, a thin film forming method suitable for the large area has become necessary. In addition, in the field of multilayer wiring technology in LSI manufacturing technology, it is necessary to planarize the surface of the insulating film with high accuracy in order to realize multilayer wiring. In addition to increasing the area, planarizing the surface in thin film formation The demand for technology is also increasing. Accordingly, in order to satisfy these requirements, a thin film forming technique for forming a thin film on a substrate by a pressure transfer method has been proposed.
[0003]
As this thin film forming apparatus, for example, there is an apparatus described in JP-A-10-189666. In this apparatus, a sample stage with a built-in heater is provided in a thin film forming chamber formed inside a processing container, such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a liquid crystal panel (hereinafter referred to as “substrate”). Can be held). In the thin film forming chamber, a transfer plate is arranged below the sample table so as to face the sample table, and the thin film formed on the sheet film is held while facing the substrate on the sample table. is doing. The transfer plate is also provided with a heater similarly to the sample stage, so that the sheet film held on the transfer plate can be heated.
[0004]
In addition, a vacuum pump is connected to the thin film forming chamber. The substrate is held by the sample stage, the sheet film is held on the transfer plate, and the thin film forming chamber is sealed. Exhaust. Also, the substrate and the sheet film are pressed against each other by moving the sample table holding the substrate and the transfer plate holding the sheet film close to each other while the vacuum pump exhausts and decompresses the thin film forming chamber. The thin film on the film is transferred to the substrate. Thus, when a thin film is formed on the substrate, the substrate and the sheet film are moved to their original positions, then the inside of the thin film forming chamber is returned to atmospheric pressure, and the substrate on which the thin film is formed and the sheet film after the thin film transfer are moved. Removed from the processing container.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional pressure transfer type thin film forming apparatus, the substrate and the sheet film are set on the sample stage and the transfer plate, respectively, and then the thin film is transferred to the substrate while the thin film forming chamber is evacuated and reduced by a vacuum pump. Running. However, in the conventional apparatus, the thin film formation chamber is simply evacuated and decompressed by a vacuum pump, and no special consideration is given to the pressure (vacuum degree) in the thin film formation chamber before and during the transfer. There is still room for improvement in terms of good formation. For example, in order to transfer the thin film to the substrate satisfactorily, the thin film needs to have a certain degree of fluidity, but if the pressure in the thin film forming chamber is greatly reduced before the transfer starts, the pressure drops As a result, a large amount of the solvent component of the thin film material is volatilized, and as a result, the fluidity of the thin film is already impaired at the start of transfer, and the thin film cannot be successfully transferred to the substrate. Conversely, if the thin film formation chamber is not sufficiently depressurized during transfer, a void is formed between the pattern formed on the substrate when the thin film is transferred to the substrate, such as a contact hole and the thin film. May remain, and good transfer may not be performed. As described above, the optimum values for the pressure in the thin film forming chamber are different before and during the transfer, and the pressure in the thin film forming chamber is flexible in order to perform a good transfer process. Although it is important to control with high accuracy, it is difficult to control the pressure with the conventional apparatus.
[0006]
This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the thin film formation apparatus and thin film formation method which can perform the transfer of the thin film to a board | substrate favorably.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As already described in the section “Problems to be solved by the invention”, the pressure value (degree of vacuum) required for executing a good transfer process before and during the transfer of the thin film to the substrate. In the present invention, the pressure in the thin film forming chamber is controlled to a value suitable for each.
[0008]
In order to achieve the above object, a thin film forming apparatus according to the present invention includes a processing container having a thin film forming chamber therein, a substrate holding means for holding a substrate in the thin film forming chamber, and a substrate holding means in the thin film forming chamber. A film holding means for holding the sheet film in a state where the thin film formed on the sheet film faces the substrate, and moving the substrate and the sheet by moving at least one of the substrate holding means and the film holding means. Weighting means for pressing the film against each other and transferring the thin film to the substrate, an exhaust part communicating with the thin film forming chamber for exhausting the thin film forming chamber, and a thin film interposed between the exhaust part and the thin film forming chamber The thin film is transferred to the substrate, which is executed by pressing the substrate and the sheet film against each other, and the exhaust adjustment unit capable of adjusting the exhaust amount per unit time from the forming chamber to the exhaust unit. A pressure adjusting unit that controls the exhaust adjusting unit to adjust the pressure in the thin film forming chamber so that the previous exhaust amount per unit time is smaller than the exhaust amount per unit time during transfer of the thin film to the substrate. Pressure control means.
[0009]
In the apparatus configured as described above, the thin film is transferred to the substrate by pressing the substrate and the sheet film against each other by the weighting unit, and the exhaust unit for exhausting the thin film forming chamber and the unit per unit time by the exhaust unit The pressure in the thin film forming chamber is controlled by an exhaust adjustment unit that adjusts the amount of exhaust gas. Further, the exhaust amount adjusting unit determines the exhaust amount before the transfer of the thin film to the substrate is started after the substrate and the sheet film are pressed against each other by the weighting means, and after the transfer of the thin film to the substrate is started. Adjust less than the displacement. Thereby, before the transfer is started, the fluidity of the thin film formed on the sheet film is prevented from being impaired, and after the transfer is started, the inside of the thin film forming chamber is sufficiently decompressed so that the gap ( Generation of voids can be prevented. Therefore, good transfer is possible.
[0010]
Further, the thin film forming apparatus and method according to the present invention are configured such that the amount of exhaust gas before the transfer of the thin film to the substrate is started by pressing the substrate and the sheet film to each other, and the transfer of the thin film to the substrate is started. Adjust less than the amount of exhaust.
[0011]
In the invention configured as described above, before the transfer is started, the fluidity of the thin film formed on the sheet film is prevented from being impaired, and after the transfer is started, the thin film forming chamber is sufficiently provided. Since the pressure is reduced, the generation of voids can be prevented. Therefore, good transfer is possible.
[0012]
In this specification, “transfer processing” means that the substrate and sheet film conveyed to the thin film forming chamber are moved close to each other so that they are brought into contact with each other and further pressed against each other. This means a series of processes until the thin film formed on the substrate is transferred to the substrate.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a thin film forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of the thin film forming apparatus of FIG. This thin film forming apparatus has a
[0014]
In this
[0015]
In addition, an inlet 13 is provided on the peripheral edge of the upper surface of the
[0016]
Thus, the first and
[0017]
A quartz plate 41 polished to ensure flatness is provided on the lower surface of the
[0018]
The
[0019]
The other plate, that is, the
[0020]
A concave portion 511 is formed on the upper surface side of the plate main body 51 so as to have a slightly larger planar size than the planar size of the substrate W, and the
[0021]
Further, a film holding /
[0022]
Further, as shown in FIG. 1, the heating lamp 53 is electrically connected to the
[0023]
Further, the
[0024]
Next, a procedure for forming a thin film using the above-described thin film forming apparatus will be described. In the present embodiment, the substrate W is mounted on the lower surface of the
[0025]
Thus, when the loading and mounting of the substrate W and the
[0026]
(1) First, at time t1, an opening degree signal indicating that the
[0027]
(2) When the pressure is reduced to a desired pressure, the
[0028]
(3) Also, along with the tension of the
[0029]
(4) When a series of weighting operations are completed and the transfer process is completed, a signal is sent from the
[0030]
(5) Next, after the pressure in the thin film forming chamber 11 returns to atmospheric pressure, a gas supply stop signal is issued from the control unit to the
[0031]
As described above, according to this embodiment, the
[0032]
In the conventional apparatus, the pressure in the thin film forming chamber 11 is controlled as indicated by a two-dot chain line in FIG. 3 while performing the transfer process. That is, since the thin film forming chamber 11 is immediately evacuated and depressurized with the maximum displacement of the
[0033]
On the other hand, according to the present embodiment, before the transfer of the insulating
[0034]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the opening degree of the
[0035]
In the above embodiment, the opening degree of the
[0036]
Moreover, in the said embodiment, although the pressure in the thin film formation chamber 11 is adjusted and controlled using the
[0037]
In the above embodiment, the
[0038]
Further, in the above embodiment, the exhaust amount per unit time is controlled by controlling the
[0039]
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the thin film forming apparatus according to the present invention. This embodiment is greatly different from the embodiment of FIG. 1 in that a
[0040]
In this case, the voltage applied to the
[0041]
In the above embodiment, the
[0042]
Moreover, in the said embodiment, it applies to the thin film formation apparatus which formed the sheet |
[0043]
Moreover, in the said embodiment, although the
[0044]
Furthermore, in the said embodiment, although the insulating film was formed in the
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the thin film is transferred to the substrate by pressing the substrate and the sheet film against each other by the weighting means, and the exhaust unit for exhausting the thin film forming chamber and the unit by the exhaust unit The pressure in the thin film forming chamber is controlled by an exhaust adjustment unit that adjusts the exhaust amount per hour. Further, the exhaust amount adjusting unit determines the exhaust amount before the transfer of the thin film to the substrate after the substrate and the sheet film are pressed against each other by the weighting means, and after the transfer of the thin film to the substrate is started. Adjust less than the displacement. Thereby, before the transfer is started, the fluidity of the thin film formed on the sheet film is prevented from being impaired, and after the transfer is started, the inside of the thin film forming chamber is sufficiently depressurized so that the gap ( Generation of voids can be prevented. Therefore, good transfer is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an embodiment of a thin film forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the thin film forming apparatus of FIG.
3 is a diagram showing an operation of the thin film forming apparatus of FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a view showing another embodiment of a thin film forming apparatus according to the present invention.
5 is a diagram showing an operation of the thin film forming apparatus of FIG. 4. FIG.
[Explanation of symbols]
1 ... Processing container
2 ... Pressure control unit
3. Control unit
4. First plate (substrate holding means)
5 ... Second plate (film holding means)
8 ... Sheet film
11 ... Thin film formation chamber
12 ... Exhaust port
21 ... Butterfly valve (exhaust adjustment part)
22 ... Vacuum pump (exhaust part)
23. Valve controller (pressure adjustment part)
71, 75 ... Weighted motor (weighting means)
81. Insulating film (thin film)
82 ... thermoplastic resin film
W ... Board
Claims (6)
前記薄膜形成室内で基板を保持する基板保持手段と、
前記薄膜形成室内で前記基板保持手段に対向配置され、シートフィルムに形成される薄膜を前記基板に向けた状態で該シートフィルムを保持するフィルム保持手段と、
前記基板保持手段および前記フィルム保持手段のうち少なくとも一方を移動させることで、前記基板と前記シートフィルムとを相互に押し付けて前記薄膜を前記基板に転写する加重手段と、
前記薄膜形成室に連通されて前記薄膜形成室内を排気する排気部と、前記排気部と前記薄膜形成室との間に介挿されて前記薄膜形成室から前記排気部への単位時間当たりの排気量を調整可能な排気調整部と、前記基板と前記シートフィルムとを相互に押し付けることにより実行される前記基板への前記薄膜の転写前における単位時間当たりの排気量を前記基板への前記薄膜の転写中における単位時間当たりの排気量よりも少なくなるように前記排気調整部を制御して前記薄膜形成室内の圧力を調整する圧力調整部とを備える圧力制御手段と
を備えたことを特徴とする薄膜形成装置。A processing container whose inside is a thin film forming chamber;
Substrate holding means for holding the substrate in the thin film forming chamber;
A film holding means which is disposed opposite to the substrate holding means in the thin film forming chamber and holds the sheet film in a state where the thin film formed on the sheet film faces the substrate;
A weighting means for transferring the thin film to the substrate by pressing at least one of the substrate holding means and the film holding means to press the substrate and the sheet film against each other;
An exhaust unit communicating with the thin film forming chamber and exhausting the thin film forming chamber; and an exhaust per unit time from the thin film forming chamber to the exhaust unit interposed between the exhaust unit and the thin film forming chamber The amount of exhaust per unit time before the transfer of the thin film to the substrate, which is executed by pressing the substrate and the sheet film against each other, and the exhaust adjustment unit capable of adjusting the amount of exhaust gas per unit time to the substrate Pressure control means comprising a pressure adjusting unit that controls the exhaust adjusting unit to adjust the pressure in the thin film forming chamber so as to be smaller than the exhaust amount per unit time during the transfer. A thin film forming apparatus.
前記薄膜形成室を排気する排気手段と、
前記基板と前記シートフィルムとを相互に押し付けることにより実行される前記基板への前記薄膜の転写前における前記排気手段による前記薄膜形成室からの単位時間当たりの排気量を、前記基板への前記薄膜の転写中における前記排気手段による前記薄膜形成室からの単位時間当たりの排気量よりも少なくなるように調整し前記薄膜形成室内の圧力を制御する圧力制御手段と
を備えたことを特徴とする薄膜形成装置。In the thin film forming apparatus for forming a thin film by transferring the thin film formed on the substrate-side main surface of the sheet film to the substrate by pressing the substrate and the sheet film against each other in the thin film forming chamber,
An exhaust means for exhausting the thin film forming chamber;
The amount of exhaust per unit time from the thin film forming chamber by the exhaust means before the transfer of the thin film to the substrate, which is performed by pressing the substrate and the sheet film against each other, is determined as the thin film to the substrate. Pressure control means for controlling the pressure in the thin film formation chamber by adjusting so that the exhaust amount from the thin film formation chamber by the exhaust means during the transfer is less than the exhaust amount per unit time. A thin film forming apparatus.
前記基板と前記シートフィルムとを相互に押し付けることにより実行される前記基板への前記薄膜の転写前における前記薄膜形成室からの単位時間当たりの排気量を、前記基板への前記薄膜の転写中における前記薄膜形成室からの単位時間当たりの排気量よりも少なくなるように調整することで前記薄膜形成室内の圧力を制御することを特徴とする薄膜形成方法。 In the thin film forming method of forming a thin film by transferring the thin film formed on the substrate-side main surface of the sheet film to the substrate by pressing the substrate and the sheet film against each other in the thin film forming chamber,
The amount of exhaust per unit time from the thin film forming chamber before the transfer of the thin film to the substrate, which is performed by pressing the substrate and the sheet film against each other, is determined during the transfer of the thin film to the substrate. A method of forming a thin film, comprising: controlling the pressure in the thin film forming chamber by adjusting the exhaust amount per unit time from the thin film forming chamber to be less.
前記基板と前記シートフィルムとを相互に押し付けることにより実行される前記基板への前記薄膜の転写前における前記薄膜形成室からの単位時間当たりの排気量を制御する電圧を、前記基板への前記薄膜の転写中における前記薄膜形成室からの単位時間当たりの排気量を調整する電圧よりも低くなるように調整することで前記薄膜形成室内の圧力を制御することを特徴とする薄膜形成方法。 In the thin film forming method of forming a thin film by transferring the thin film formed on the substrate-side main surface of the sheet film to the substrate by pressing the substrate and the sheet film against each other in the thin film forming chamber,
A voltage for controlling an exhaust amount per unit time from the thin film forming chamber before the transfer of the thin film to the substrate, which is executed by pressing the substrate and the sheet film against each other, is applied to the thin film to the substrate. A method of forming a thin film, comprising: controlling a pressure in the thin film forming chamber by adjusting the voltage so as to be lower than a voltage for adjusting an exhaust amount per unit time from the thin film forming chamber during transfer of the film.
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